JPH03218442A - Differential refractometer - Google Patents
Differential refractometerInfo
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- JPH03218442A JPH03218442A JP30823990A JP30823990A JPH03218442A JP H03218442 A JPH03218442 A JP H03218442A JP 30823990 A JP30823990 A JP 30823990A JP 30823990 A JP30823990 A JP 30823990A JP H03218442 A JPH03218442 A JP H03218442A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、たとえば分子量の決定などのために用いられ
る示差屈折率計に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to a differential refractometer used, for example, for determining molecular weight.
く従来の技術〉
溶液の屈折率およびその濃度依存性の測定により、その
溶質である試料の分子量を測定する技術が従来より知ら
れている。このような試料溶液の屈折率の測定は、たと
えば試料溶液とその溶媒とを分割収容した透明容器から
なるセルを用い、このセルにスリットを介した単色光を
入射させた場合に試料溶液と溶媒との屈折率差に応じて
入射光の光路が曲げられることを利用して行うことかで
きる。このように、屈折率が既知のリファレンス(前述
の例では試料溶液の溶媒)と、屈折率が未知のサンプル
(試料溶液)との屈折率差に応じて入射光が偏向される
ことを利用して、サンプルの屈折率の測定を行うように
したのが示差屈折率計てある。BACKGROUND ART Techniques have been known for measuring the molecular weight of a sample, which is a solute, by measuring the refractive index of a solution and its concentration dependence. To measure the refractive index of a sample solution in this way, for example, a cell consisting of a transparent container separately containing the sample solution and its solvent is used, and when monochromatic light is incident on this cell through a slit, the sample solution and the solvent are This can be done by taking advantage of the fact that the optical path of incident light is bent depending on the difference in refractive index between the two. In this way, it takes advantage of the fact that incident light is deflected according to the refractive index difference between a reference with a known refractive index (in the example above, the solvent of the sample solution) and a sample (sample solution) with an unknown refractive index. A differential refractometer is used to measure the refractive index of a sample.
従来から用いられている示差屈折率計の基本的な横成は
第21図に示されている。光源lからの光は、スリット
2を介してコリメータレンズ3に導かれて平行光とされ
る。この平行光はスリット4でその幅が制限された光束
Aとなってセル5に入射する。このセル5からの光束A
は、結像レンズ6から後述する補正用ガラス板7を介し
て、結像レンズ6の焦点面に配設したフォトセンサ8の
検出面上にスリット4の像を形成する。補正用ガラス7
はダイヤル9の操作によって矢印R1方向に角変位され
る。The basic configuration of a conventionally used differential refractometer is shown in FIG. Light from a light source 1 is guided to a collimator lens 3 through a slit 2 and is made into parallel light. This parallel light becomes a light beam A whose width is limited by the slit 4 and enters the cell 5. Luminous flux A from this cell 5
An image of the slit 4 is formed from the imaging lens 6 through a correction glass plate 7, which will be described later, on the detection surface of a photosensor 8 disposed on the focal plane of the imaging lens 6. Correction glass 7
is angularly displaced in the direction of arrow R1 by operating the dial 9.
第22図はセル5の構成を拡大して示す横断面図である
。このセル5はプライスセルなどと称されるもので、四
角柱状の透明筒体で構成したセル容器5aの内部空間を
仕切板5bで斜めに仕切り、第1室5lと第2室52と
を形成したものである。FIG. 22 is a cross-sectional view showing the structure of the cell 5 in an enlarged manner. This cell 5 is called a price cell, etc., and the internal space of a cell container 5a composed of a square columnar transparent cylinder is diagonally partitioned by a partition plate 5b to form a first chamber 5l and a second chamber 52. This is what I did.
たとえば第1室5lに屈折率の測定を行うべき試料溶液
を満たし、第2室52にその溶媒を満たした場合には、
スリット4からの光束Aは試料溶液と溶媒との屈折率差
に対応して偏向される。For example, when the first chamber 5l is filled with a sample solution whose refractive index is to be measured and the second chamber 52 is filled with the solvent,
The light beam A from the slit 4 is deflected in accordance with the difference in refractive index between the sample solution and the solvent.
屈折率の測定に当たっては、先ず第1の手順として第1
室5lおよび第2室52の両方に同じ溶媒を満たして、
スリット4の像をフォトセンサ8で検出させる。そして
、第2の手順としてたとえば第1室5lに試料溶液を入
れ、第2室52に溶媒を入れて同様の測定を行う。この
第1,第2の手順間でスリット像の結像位置は光束Aが
受ける偏向量に対応して変化する。When measuring the refractive index, the first step is
Filling both the chamber 5l and the second chamber 52 with the same solvent,
The image of the slit 4 is detected by the photosensor 8. Then, as a second procedure, for example, a sample solution is placed in the first chamber 5l, a solvent is placed in the second chamber 52, and the same measurement is performed. The imaging position of the slit image changes between the first and second steps in accordance with the amount of deflection that the light beam A receives.
屈折率差Δnは、
Δn=ms−nw
taロθ ・・・
■但し、n8・・・試料溶液の屈折率
n6・・・溶媒の屈折率
e ・・・セル外の屈折率
α ・・・光束八の偏向角
θ ・・・光束Aと仕切板5bとのなす角のように表さ
れる。第■式において、符号士は、屈折率nl+nlお
よび角度θの値によっていずれか一方の符号が選択され
る。一方、セル5とフォトセンサ8との間の距離をlと
すると、スリット像の結像位置の変位ΔXを用いて、s
inαは、ΔX
S1ロα=
・・・ ■l
と表されるので、上記第■式は、
と変形される。空気中では、e#1であるので、結局、
となる。すなわち、変位ΔXを知れば、屈折率差Δnが
得られ、したがって溶媒の屈折率に基づいて試料溶液の
屈折率を求めることができる。The refractive index difference Δn is Δn=ms−nw taroθ...
■However, n8...Refractive index of the sample solution n6...Refractive index of the solvent e...Refractive index outside the cell α...Deflection angle θ of the light flux 8...The difference between the light flux A and the partition plate 5b It is expressed like an angle. In equation (2), one of the codes is selected depending on the values of the refractive index nl+nl and the angle θ. On the other hand, if the distance between the cell 5 and the photosensor 8 is l, then using the displacement ΔX of the imaging position of the slit image, s
inα is ΔX S1 ro α=
... ■l Since it is expressed as, the above formula (■) can be transformed as follows. In the air, it is e#1, so the result is as follows. That is, if the displacement ΔX is known, the refractive index difference Δn can be obtained, and therefore the refractive index of the sample solution can be determined based on the refractive index of the solvent.
第23図は補正用ガラス板7の作用を説明するための平
面図である。ダイヤル9の操作によって補正用ガラス板
7がその基準位置7a(第23図中に破線で示す位置)
から角度βだけ角変位されると、光束八の補正用ガラス
板7への入射角は角度βに等し《なる。このとき、光束
Aが屈折されることによりその光路がΔX′だけずれる
とすると、この光路の変位ΔX′は近似的に、ΔX’o
Csinβ ・・・ ■となる。FIG. 23 is a plan view for explaining the function of the correction glass plate 7. By operating the dial 9, the correction glass plate 7 is moved to its reference position 7a (the position indicated by the broken line in FIG. 23).
When the angle β is angularly displaced from the angle β, the angle of incidence of the light beam 8 on the correction glass plate 7 becomes equal to the angle β. At this time, if the optical path is shifted by ΔX' due to the refraction of the luminous flux A, then the displacement ΔX' of this optical path is approximately expressed as ΔX'o
Csinβ...■.
したがって、先ず補正用ガラス板7を基準位置7aの姿
勢とした状態でセル5の両室51.52に溶媒を満たし
て光束Aをフオトセンサ8で検出させ、次にセル5の第
1室51に試料溶液を満たした場合の偏向を受けた光束
Aをダイヤル9の操作によりフォトセンサ8に結像させ
るようにした場合には、補正用ガラス板7による光束八
の光路の変位ΔX′は、
Δx′■ΔX ・・・ ■となる。Therefore, first, with the correction glass plate 7 in the reference position 7a, both chambers 51 and 52 of the cell 5 are filled with a solvent, and the light flux A is detected by the photo sensor 8, and then the first chamber 51 of the cell 5 is filled with a solvent. When the deflected light beam A when filled with the sample solution is imaged on the photosensor 8 by operating the dial 9, the displacement ΔX' of the optical path of the light beam 8 due to the correction glass plate 7 is Δx ′■ΔX... ■.
変位ΔX′は、ダイヤル9の値から求められ、したがっ
てこのダイヤル9の値に基づいて上記第■式から試料溶
液とその溶媒との屈折率差Δnを求めることができる。The displacement ΔX' is determined from the value of the dial 9, and therefore, based on the value of the dial 9, the refractive index difference Δn between the sample solution and its solvent can be determined from the above equation (2).
このような構成では、ダイヤル9の手動操作によりスリ
ット像の結像位置をずらす作業には、操作者による個人
差か現れる恐れかあり、このためデータの再現性が悪く
、結果として屈折率測定の精度の劣化を招来していた。In such a configuration, there is a risk that individual differences among operators may appear when shifting the imaging position of the slit image by manual operation of the dial 9, resulting in poor data reproducibility and, as a result, refractive index measurement. This resulted in a deterioration in accuracy.
この問題を解決した他の先行技術はたとえば特開昭63
−188744号公報に開示されており、その基本的な
構成は第24図に示されている。光源11からの光は、
集光レンズl2で集光され、さらにスリットl3で絞ら
れ、コリメータレンズl4で千行光とされる。この千行
光は屈折率が既知の透明材料で構成したVブロック15
に入射する。このVブロックl5は、頂角を90度とし
たV字形の凹所15aを形成してこの凹所15aを試料
台としたものである。この凹所15aにはたとえば頂角
を90度に加工した屈折率が未知の試料16が載置され
、コリメータレンズl4からの平行光のほぼ半分はこの
試料l6を透過する。Other prior art that solved this problem is, for example, Japanese Patent Application Laid-open No. 63
It is disclosed in Japanese Patent No. 188744, and its basic configuration is shown in FIG. The light from the light source 11 is
The light is condensed by a condenser lens l2, further narrowed down by a slit l3, and made into a thousand lines of light by a collimator lens l4. This 1,000-line light is a V block 15 made of a transparent material with a known refractive index.
incident on . This V block 15 has a V-shaped recess 15a with an apex angle of 90 degrees, and uses this recess 15a as a sample stage. In this recess 15a, a sample 16 with an unknown refractive index whose apex angle is, for example, 90 degrees is placed, and approximately half of the parallel light from the collimator lens l4 is transmitted through this sample l6.
■ブロック15からの光はチョッパl7を介して結像レ
ンズ18により集光されて一次元CCD(電荷結合素子
)などで構成した一次元イメージセンサl9に入射して
、スリットl3の像を形成する。チョッパl7は、■ブ
ロックl5からの光のうち試料l6を透過した光に対応
した開口と試料l6を透過しない光に対応した開口とを
形成した固定片17aと、前記開口のうちのいずれか一
方を遮断する可動片17bとを備える。■The light from the block 15 passes through a chopper l7 and is focused by an imaging lens 18, and enters a one-dimensional image sensor l9 composed of a one-dimensional CCD (charge-coupled device) or the like to form an image of the slit l3. . The chopper l7 includes: (1) a fixed piece 17a formed with an aperture corresponding to the light transmitted through the sample l6 among the light from the block l5 and an aperture corresponding to the light not transmitted through the sample l6; and one of the apertures. and a movable piece 17b that blocks the.
試料16の屈折率の測定に当たっては、先ず試料l6を
透過した光をチョツパ17で遮断する。In measuring the refractive index of the sample 16, first, the light transmitted through the sample 16 is blocked by the chopper 17.
このときのスリット像の結像位置は一次元イメージセン
サl9により検出され、たとえば図外の制御手段などに
保持される。この場合には、チヨ・ンバl7を通過する
光は屈折率が一様なVブロ・ノク15のみを透過した光
であるので偏向を受けていない。The imaging position of the slit image at this time is detected by the one-dimensional image sensor 19, and is held by, for example, a control means (not shown). In this case, the light passing through the optical fiber 17 is not deflected because it is the light that has passed only through the V-bronch 15, which has a uniform refractive index.
次に、チョッパl7でVブロック15からの光のうち試
料16を介さない光を遮断する。これにより結像レンズ
l8には、■ブロックl5と試料16との屈折率差に対
応した偏向を受けた光が入射する。このためスリット像
は、前記屈折率差に対応して、前述の場合とは異なる位
置に結像されることになる。この結像位置が一次元イメ
ージセンサl9によって検出されて前述の制御手段に取
り込まれる。この制御手段では、試料16を介した光と
、試料l6を介さない光とがそれぞれ形成したスリット
像の結像位置間の距離が演算される。Next, the chopper 17 cuts off the light from the V block 15 that does not pass through the sample 16. As a result, light that has been deflected in accordance with the refractive index difference between the block 15 and the sample 16 enters the imaging lens 18. Therefore, the slit image will be formed at a different position than in the above case, corresponding to the refractive index difference. This imaging position is detected by the one-dimensional image sensor l9 and taken into the aforementioned control means. This control means calculates the distance between the imaging positions of the slit images formed by the light passing through the sample 16 and the light not passing through the sample 16, respectively.
この演算結果から、試料l6とVブロックl5との屈折
率の差が求まるのは上述の第21図に示された第1の先
行技術の場合と同様である。From this calculation result, the difference in refractive index between the sample 16 and the V block 15 is determined, as in the case of the first prior art shown in FIG. 21 described above.
この第24図に示された先行技術では、偏向量の測定は
、手動操作を必要とすることなく一次元イメージセンサ
l9の出力に基づいて行われ、したがって、屈折率の測
定が簡単になり、また測定操作者の個人差による測定誤
差が生じることがないので、測定精度が向上される。In the prior art shown in FIG. 24, the amount of deflection is measured based on the output of the one-dimensional image sensor l9 without requiring manual operation, and therefore the refractive index is easily measured. Furthermore, since measurement errors due to individual differences among measurement operators do not occur, measurement accuracy is improved.
く発明が解決しようとする課題〉
上記の先行技術の新たな問題は、チョッパl7の可動片
17bを駆動する際に振動が発生し、この振動のために
一次元イメージセンサ19におけるスリット像の結像位
置か変位して、結果として測定精度が劣化するとともに
、機械的な駆動部分を有しているため部品点数の増大を
招いていることである。Problems to be Solved by the Invention A new problem with the above-mentioned prior art is that vibrations occur when the movable piece 17b of the chopper 17 is driven, and this vibration causes the formation of a slit image on the one-dimensional image sensor 19. The image position is displaced, resulting in a deterioration in measurement accuracy, and the presence of mechanically driven parts increases the number of parts.
また第21図に示された第1の先行技術では、上述のよ
うに測定操作者の個人差のためにデータの再現性が悪い
という問題の他に、セル5の画室に溶媒を満たした場合
におけるスリット像の検出と、セル5の第1室5lに試
料溶液を満たした場合のスリット像の検出とが或る時間
間隔を有して行われるので、機械的振動や空気のゆらぎ
の状態の時間変化、および光学ベース(図示せず)の経
時変化による撓みの影響などの誤差要因が入り込み、こ
れにより測定精度が一層劣化するという問題もあった。Furthermore, in the first prior art shown in FIG. 21, in addition to the problem of poor data reproducibility due to individual differences in measurement operators as described above, when the compartment of cell 5 is filled with solvent, Since the detection of the slit image in the cell 5 and the detection of the slit image when the first chamber 5l of the cell 5 is filled with the sample solution are performed with a certain time interval, it is possible to detect the slit image at a certain time interval. There is also a problem in that error factors such as changes over time and the effects of deflection due to changes in the optical base (not shown) over time are introduced, which further deteriorates measurement accuracy.
そこで、本発明は、上述の技術的課題を解決し、測定精
度か格段に向上されるようにした示差屈折率計を提供す
ることを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a differential refractometer that solves the above-mentioned technical problems and has significantly improved measurement accuracy.
く課題を解決するための手段〉
上記の目的を達成するための請求項l記載の示差屈折率
計は、光源と、
少なくとも2つの識別箇所をもつイメージを担持した光
透過部材と、
この光透過部材を透過した光源光を集光するレンズと、
このレンズに関して、前記光透過部材と共役な位置に配
置されたイメージセンサと、
前記光透過部材と前記イメージセンサとの間のいずれか
の位置に配置され、屈折率を測定すべきサンプルと、基
準となる屈折率を有するリファレンスとを分割収容した
セルと、
前記光透過部材と前記イメージセンサとの間のいずれか
の位置に配置され、前記光透過部材の前記2つの識別箇
所を通った光をそれぞれ絞るとともに、絞られた光の少
なくともいずれか一方を前記セルに通過させる絞り部材
とを具備したものである。Means for Solving the Problems> A differential refractometer according to claim 1 for achieving the above object includes: a light source; a light transmitting member carrying an image having at least two identification points; a lens for condensing light source light transmitted through the member; an image sensor disposed at a position conjugate with the light transmitting member with respect to the lens; and an image sensor located at any position between the light transmitting member and the image sensor. a cell that separately accommodates a sample whose refractive index is to be measured and a reference having a reference refractive index; The device further includes a diaphragm member that narrows down the light that has passed through the two identification points of the transmission member, and allows at least one of the narrowed lights to pass through the cell.
請求項2記載の示差屈折率計は、前記2つの識別箇所の
うちのいずれか一方を透過した光は前記セル内のサンプ
ルおよびリファレンスの双方を透過し、他方の識別箇所
を透過した光はセル外を通るようにしたものである。In the differential refractometer according to claim 2, the light that has passed through one of the two identification points is transmitted through both the sample and the reference in the cell, and the light that has passed through the other identification point has passed through the cell. It was designed to pass outside.
請求項3記載の示差屈折率計は、前記セル外を通る光か
空気中を伝搬するようにしたものである。In the differential refractometer according to a third aspect of the present invention, the light passing outside the cell is propagated through the air.
請求項4記載の示差屈折率計は、前記セノレ外を通る光
の光路に空気を収容した空セルを介在させたものである
。In the differential refractometer according to a fourth aspect of the present invention, an empty cell containing air is interposed in the optical path of the light passing outside the sensor.
請求項5記載の示差屈折率計は、上記セ)レ外を通る光
の光路に透明な固体材料で構成した中実のセルを介在さ
せたことを特徴とする。The differential refractometer according to a fifth aspect of the present invention is characterized in that a solid cell made of a transparent solid material is interposed in the optical path of the light passing outside the cell.
請求項6記載の示差屈折率計は、前記絞り部材が、前記
2箇所の識別箇所を透過した光を、前記セル上で、前記
サンプルおよびリファレンスのし)ずれか一方を通る光
と前記サンプルおよびリファレンスの双方を通り両者の
屈折率差に応じて偏向される光とに絞るものとしたもの
である。In the differential refractometer according to claim 6, the diaphragm member converts the light that has passed through the two identification points onto the cell and the light that passes through one of the sample and the reference. The light is focused on light that passes through both the reference and is deflected according to the difference in refractive index between the two.
〈作用〉
このような構成によれば、光透過部材に担持された少な
くとも2つの識別箇所のうちのたとえば!箇所を透過し
た光はセル内を透過してイメージセンサの検出面の1箇
所に結像し、別の識別箇所を透過した光はセル内または
セル外を通ってイメージセンサの検出面の他の箇所に結
像する。これらの光はイメージセンサにおいて同時に検
出され、このイメージセンサの出力から前記各識別箇所
を透過した光の各結像位置間の距離を求めることができ
る。この結像位置間の距離は、セルを通った光がサンプ
ルおよびリファレンスの相互の屈折率差に対応して受け
た偏向量に対応する。したがって、イメージセンサの出
力に基づいて、サンプルとリファレンスとの屈折率差を
求めることができる。<Function> According to such a configuration, for example, one of the at least two identification points supported on the light transmitting member! The light that has passed through one spot passes through the cell and forms an image on one spot on the detection surface of the image sensor, and the light that has passed through another identification spot passes through the cell or outside the cell and forms an image on another spot on the detection surface of the image sensor. The image is focused on the spot. These lights are simultaneously detected by the image sensor, and from the output of the image sensor, it is possible to determine the distance between the imaging positions of the light that has passed through each of the identification points. The distance between the imaging positions corresponds to the amount of deflection that the light that has passed through the cell receives in response to the mutual refractive index difference between the sample and the reference. Therefore, the refractive index difference between the sample and the reference can be determined based on the output of the image sensor.
本発明の構成では、機械的に駆動される構成部分が含ま
れておらず、したがって振動による測定精度の劣化の問
題を克服することができる。また、光透過部材の2つの
識別箇所を透過した光がイメージセンサで同時に検出さ
れるので、一方の光の結像位置が振動や空気のゆらぎな
どのためにずれても、他方の光の結像位置も同様の変化
を示し、したかって上記識別箇所を通った光の各結像位
置間の距離を求めることにより、前記振動による結像位
置のずれを相殺させることができる。The arrangement of the present invention does not include mechanically driven components, thus overcoming the problem of deterioration of measurement accuracy due to vibrations. In addition, since the light that has passed through the two identification points of the light-transmitting member is detected simultaneously by the image sensor, even if the imaging position of one light is shifted due to vibration or air fluctuation, the other light will be The image position also exhibits a similar change, and therefore, by determining the distance between each image formation position of the light that has passed through the identification point, it is possible to offset the deviation of the image formation position due to the vibration.
なお、光透過部材とイメージセンサとはレンズに対して
共役な位置関係となるように配置されているため、イメ
ージセンサの検出面上に光透過部材の像を鮮明に結像さ
せることができる。また絞り部材によって、光透過部材
が担持したイメージの2箇所の識別箇所を通った光を確
実に分離して、一方をセル内の一光路、たとえばサンプ
ルまたはリファレンスのいずれか一方のみを通る光路(
またはセル外の光路)を通過させ、他方をセル内の他の
光路、たとえばサンプルおよびリファレンスの界面を斜
めに通る光路を通過させるようにしているので、前記両
識別箇所を通った光をイメージセンサの検出面上で確実
に分離させることができる。このようにして、上記識別
箇所を通った光の結像位置間の距離の測定精度の向上が
図られている。Note that since the light transmitting member and the image sensor are arranged in a conjugate positional relationship with respect to the lens, it is possible to clearly form an image of the light transmitting member on the detection surface of the image sensor. In addition, the diaphragm member reliably separates the light that has passed through the two identification points of the image carried by the light-transmitting member, so that one of the lights passes through one optical path within the cell, for example, an optical path that passes only through either the sample or the reference (
The other light path passes through the other light path inside the cell, for example, the light path that passes diagonally through the interface between the sample and the reference. can be reliably separated on the detection surface. In this way, the accuracy of measuring the distance between the imaging positions of the light that has passed through the identified location is improved.
〈実施例〉 以下実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。<Example> Embodiments will be described in detail below with reference to the accompanying drawings showing embodiments.
第1図はこの発明の一実施例の示差屈折率計の基本的な
構成を簡略化して示す平面図であり、第2図はその正面
図である。光源2lからの光は、干渉フィルタ22を介
して集光レンズ23で集光され、第3図に示すように2
箇所に細長い開孔24a,24bを有するスリット24
を介して、光束Ll.L2を生じさせる。本実施例では
スリ・yト24が光透過部材を構成している。FIG. 1 is a plan view showing a simplified basic configuration of a differential refractometer according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a front view thereof. The light from the light source 2l passes through the interference filter 22 and is focused by the condensing lens 23, and as shown in FIG.
A slit 24 having elongated openings 24a and 24b at certain locations.
The luminous flux Ll. Generate L2. In this embodiment, the slit 24 constitutes a light transmitting member.
スリット24からの光束L1.L2は結像レンズ25か
ら、たとえば結像レンズ25の光軸上にビンホールなど
を形成した絞り部材であるアバーチャ26を介してセル
27に入射する。セル27を透過した光束L1.L2は
反射鏡28により反射された後に再度セル27を透過し
て、一次元イメージセンサ29にスリット24の像を形
成する。Luminous flux L1 from the slit 24. L2 enters the cell 27 from the imaging lens 25 via an aperture 26, which is a diaphragm member having a via hole or the like formed on the optical axis of the imaging lens 25, for example. The luminous flux L1. transmitted through the cell 27. After being reflected by the reflecting mirror 28, L2 passes through the cell 27 again and forms an image of the slit 24 on the one-dimensional image sensor 29.
スリット24と一次元イメージセンサ29とは結像レン
ズ25に関して光学的に共役な位置関係となるように配
設され、これによって一次元イメージセンサ29の検出
面上にスリット24の開孔24a.24bの像を鮮明に
結像させるようにしている。30は遮光カット板であり
、周囲の余分な光か一次元イメージセンサ29に入射す
ることを防いでいる。The slit 24 and the one-dimensional image sensor 29 are arranged in an optically conjugate positional relationship with respect to the imaging lens 25, so that the aperture 24a of the slit 24 is located on the detection surface of the one-dimensional image sensor 29. 24b is clearly formed. A light-shielding cut plate 30 prevents excess surrounding light from entering the one-dimensional image sensor 29.
第4図はセル27の横断面図である。このセノレ27は
四角柱状の透明筒体で構成したセノレ容器27aの内部
空間を透明な仕切板27bで斜め1こ仕切って第1室7
lおよび第2室72を形成したもので、たとえば第1室
7lには屈折率の測定を行うべき試料溶液などのサンプ
ルが満たされ、第2室72にはその溶媒などのリファレ
ンスが満たされる。FIG. 4 is a cross-sectional view of the cell 27. This senore 27 has a first chamber 7 formed by diagonally partitioning the interior space of a senore container 27a formed of a square prism-shaped transparent cylinder with a transparent partition plate 27b.
For example, the first chamber 7l is filled with a sample such as a sample solution whose refractive index is to be measured, and the second chamber 72 is filled with a reference such as its solvent.
光束L2は第2室72から仕切板27bを透過して第1
室7lを経て反射鏡28に向かい、光束Llは第2室7
2のみを透過する。反射鏡28で反射された後の光束L
l.L2は第4図図示の場合とはほぼ正反対の方向に進
行する。このようにして、光束L2は第1室7l内の試
料溶液と第2室72内の溶媒との両方を透過し、光束L
lは溶媒のみを透過することになるので、光束L2は試
料溶液およびその溶媒の相互の屈折率差に対応した偏向
を受け、光束Llは前記屈折率差に起因する偏向を受け
ない。したがって一次元イメージセンサ29で検出され
るスリット24の開孔24a,24bの像の結像位置間
の距離は試料溶液および溶媒の屈折率差に対応する。第
1室7lに溶媒を満たし、第2室72に試料溶液を満た
した場合にも同様であり、仕切板27bを透過する光束
L2は屈折率差に対応した偏向を受け、第2室72のみ
を透過する光束Llは屈折率差に起因する偏向を受けな
い。The luminous flux L2 passes through the partition plate 27b from the second chamber 72 and enters the first
The luminous flux Ll passes through the chamber 7l to the reflecting mirror 28, and the luminous flux Ll enters the second chamber 7.
Only 2 is transmitted. Luminous flux L after being reflected by the reflecting mirror 28
l. L2 advances in a direction substantially opposite to that shown in FIG. In this way, the light beam L2 passes through both the sample solution in the first chamber 7l and the solvent in the second chamber 72, and the light beam L2 passes through both the sample solution in the first chamber 7l and the solvent in the second chamber 72.
Since l passes only through the solvent, the light beam L2 is deflected in accordance with the refractive index difference between the sample solution and its solvent, and the light beam Ll is not deflected due to the refractive index difference. Therefore, the distance between the imaging positions of the images of the apertures 24a and 24b of the slit 24 detected by the one-dimensional image sensor 29 corresponds to the refractive index difference between the sample solution and the solvent. The same applies when the first chamber 7l is filled with a solvent and the second chamber 72 is filled with a sample solution, and the light beam L2 transmitted through the partition plate 27b is deflected according to the refractive index difference, and only the second chamber 72 is filled with a sample solution. The light beam Ll that passes through is not deflected due to the difference in refractive index.
結像レンズ25の背後に設けたアパーチャ26は、光束
L1.L2を充分に絞りこみ、光束L2が確実にセル2
7の仕切板27bを透過し、また光束Llが確実にセル
27の第2室72のみを透過するようにしている。これ
により、一次元イメージセンサ29の検出面には、試料
溶液およびその溶媒の両方を透過した光束L2と、溶媒
のみを透過した光束L!とが確実に分離されて結像する
。An aperture 26 provided behind the imaging lens 25 allows the light beam L1. L2 is narrowed down sufficiently to ensure that the luminous flux L2 reaches cell 2.
The light beam Ll is transmitted through the partition plate 27b of the cell 27, and the light beam Ll is transmitted only through the second chamber 72 of the cell 27. As a result, on the detection surface of the one-dimensional image sensor 29, there is a light beam L2 that has passed through both the sample solution and its solvent, and a light beam L2 that has passed only through the solvent. and are reliably separated and imaged.
第5図は測定原理を説明するための斜視図であり、一次
元イメージセンサ29の検出面上に光束Ll,L2が結
像する様子が示されている。セル27の第1室7lおよ
び第2室72の両方に試料?液の溶媒を満たした場合に
は、光束L2は偏向を受けずに光路L.,を介して一次
元イメージセンサ29の検出面に入射する。この偏向を
受けない場合の光束L2の結像位置S IEFと、第1
室7lに試料溶液を入れた場合の偏向を受けた光束L2
の結像位置S2との位置ずれΔXが、試料溶液とその溶
媒との屈折率の差に対応する。一次元イメージセンサ2
9で検出されるのは、光束Llの結像位置Slと光束L
2の結像位置S2との間の距離ΔXIであるが、結像位
置S1.S■,間の距離ΔXOを予め求めておけば、位
置ずれΔX(=ΔXI一ΔXO)を求めることができる
。FIG. 5 is a perspective view for explaining the measurement principle, and shows how the light beams Ll and L2 form images on the detection surface of the one-dimensional image sensor 29. Is there a sample in both the first chamber 7l and the second chamber 72 of the cell 27? When the liquid solvent is filled, the light beam L2 is not deflected and follows the optical path L. , to the detection surface of the one-dimensional image sensor 29. The imaging position S IEF of the light beam L2 when it is not subjected to this deflection, and the first
Polarized light beam L2 when sample solution is placed in chamber 7l
The positional deviation ΔX from the imaging position S2 corresponds to the difference in refractive index between the sample solution and its solvent. One-dimensional image sensor 2
What is detected at 9 is the imaging position Sl of the light beam Ll and the light beam L
The distance ΔXI between the image forming position S1.2 and the image forming position S2 is ΔXI. If the distance ΔXO between S and S is determined in advance, the positional deviation ΔX (=ΔXI - ΔXO) can be determined.
本実施例においては、反射鏡28によって光路を折り返
し、光束L1.L2を2回にわたってセル27を通過さ
せるようにしているので、光束L2は2回にわたって偏
向を受ける。このため、位置ずれΔXは、たとえば第2
1図および第24図に示された従来の構成の場合のスリ
ット像の変位量の2倍の値に対応する。したがって、本
実施例の示差屈折率計では、屈折率差Δnは、上記第■
式におけるΔXをΔX/2に置き換えることにより得ら
れ、結局、
A” tanθ
となる。但し、角度θは光束L2とセル27の仕切板2
7bとのなす角(第4図参照)であり、lはセル27か
ら一次元イメージセンサ29の検出面に至る距離である
。In this embodiment, the optical path is turned back by the reflecting mirror 28, and the light beam L1. Since the light beam L2 is caused to pass through the cell 27 twice, the light beam L2 is deflected twice. Therefore, the positional deviation ΔX is, for example, the second
This corresponds to twice the amount of displacement of the slit image in the case of the conventional configuration shown in FIGS. 1 and 24. Therefore, in the differential refractometer of this example, the refractive index difference Δn is
It is obtained by replacing ΔX in the formula with ΔX/2, and the result is A'' tan θ. However, the angle θ is the difference between the luminous flux L2 and the partition plate 2 of the cell 27.
7b (see FIG. 4), and l is the distance from the cell 27 to the detection surface of the one-dimensional image sensor 29.
さらに、一次元イメージセンサ29におけるたとえばフ
ォトダイオードなどの素子(図示せず)間の間隔が5
6 X 1 0−” (am)であるとすると、スリッ
ト像の結像位置間の素子数mにより、ΔX=m ・5
6 x 1 0−” (mm) − ■どなるの
で、上記第■式は、
e
Δn= (±56X10弓)・m(
閣)2●l jtanθ
・・・ ■
と変形される。Furthermore, the spacing between elements (not shown) such as photodiodes in the one-dimensional image sensor 29 is 5.
6 X 1 0-" (am), then ΔX=m ・5 due to the number of elements m between the imaging positions of the slit image
6 x 1 0-" (mm)
) 2●l jtanθ ... ■ It is transformed.
第6図は一次元イメージセンサ29の出力信号強度を示
す図であり、横軸に一次元イメージセンサ29の検出面
にとった一次元座標をとり、縦軸に出力信号強度をとっ
ている。ピークPIは光束Llに対応し、ビークP2a
は第1室7lに溶媒を入れた場合の光束L2対応し、ビ
ークP2bは第1室71に試料溶液を入れた場合の光束
L2に対応している。第5図図示の距離ΔXIはピーク
PI,P2bの各頂点間の距離に対応し、距離ΔXOは
ビークPI,P2aの各頂点間の距離に対応し、位置ず
れΔXはビークP2a.P2bの各頂点間の距離に対応
する。これらは第6図に同時に示されている。FIG. 6 is a diagram showing the output signal intensity of the one-dimensional image sensor 29, in which the horizontal axis represents the one-dimensional coordinates taken on the detection surface of the one-dimensional image sensor 29, and the vertical axis represents the output signal intensity. The peak PI corresponds to the luminous flux Ll, and the peak P2a
corresponds to the luminous flux L2 when the first chamber 7l is filled with a solvent, and the peak P2b corresponds to the luminous flux L2 when the first chamber 71 is filled with a sample solution. The distance ΔXI shown in FIG. 5 corresponds to the distance between the vertices of the peaks PI and P2b, the distance ΔXO corresponds to the distance between the vertices of the peaks PI and P2a, and the positional deviation ΔX corresponds to the distance between the vertices of the peaks PI and P2a. It corresponds to the distance between each vertex of P2b. These are shown simultaneously in FIG.
アバーチャ26の働きによってたとえばピークPIを形
成する光束Llは充分に絞り込まれているので、このビ
ークPIは充分に鋭い形状を有することができる。この
ことはビークP2a,P2bに関しても同様である。For example, the light beam Ll forming the peak PI is sufficiently narrowed down by the action of the aperture 26, so that the peak PI can have a sufficiently sharp shape. This also applies to the beaks P2a and P2b.
本実施例では、ピーク位置の決定に際して、各ピークと
座標軸とにより囲まれた部分の面積(以下[ビーク面積
』という)が演算される。そしてこのピーク面積を二分
する座標値がピーク位置として決定される。このような
ピーク位置決定方法によれば、一次元イメージセンサ2
9における素子間の間隔よりもさらに詳細なピーク位置
の決定が可能となる。In this embodiment, when determining the peak position, the area of the portion surrounded by each peak and the coordinate axis (hereinafter referred to as "beak area") is calculated. Then, the coordinate value that divides this peak area into two is determined as the peak position. According to such a peak position determination method, the one-dimensional image sensor 2
It is possible to determine the peak position in more detail than the spacing between elements in 9.
ピーク位置の決定のための他の方法としては、一次元イ
メージセンサ29の各素子が検出する光ffiI,を重
みとして平均位置X。を下記第[相]式に基づいて演算
し、この平均位置XMをピーク位置とする方法を用いる
こともできる。Another method for determining the peak position is to calculate the average position X using the light ffiI detected by each element of the one-dimensional image sensor 29 as a weight. It is also possible to use a method in which the average position XM is calculated based on the following [phase] formula and the average position XM is set as the peak position.
但し、Xは一次元イメージセンサ29の検出面上の座標
位置を示す。However, X indicates a coordinate position on the detection surface of the one-dimensional image sensor 29.
しかしながら、この方法では、平均位置XMからずれた
データが強調されてしまう欠点がある。However, this method has the drawback that data that deviates from the average position XM is emphasized.
前述のようにピーク面積を二分する座標位置をピーク位
置とする方法では、すべての光の重要性が均一になり、
また受光した光の殆ど全部が有効なデータとして扱われ
るので、ピーク位置の精度が高くなるという利点がある
。As mentioned above, in the method of setting the peak position at the coordinate position that bisects the peak area, the importance of all lights becomes equal,
Furthermore, since almost all of the received light is treated as valid data, there is an advantage that the accuracy of the peak position is increased.
ピーク位置の決定のための技術としては、この他にたと
えば特開昭63−295935号公報に開示された技術
を用いることができる。この開示技術は、一次元イメー
ジセンサにおいてたとえば5個の素子で光が受光される
場合に、光量と座標位置との相関を示すグラフ上に形成
される五角形の重心をピーク位置として決定し、この五
角形の面積に等しい面積を有する所定の底辺の三角形の
高さをピーク高さとして決定するようにして、たとえイ
メージセンサへの入射光の強度のピーク位置が素子間の
非光電変換領域である場合にも正確にそのピーク位置お
よびピーク高さが検出されるようにした技術である。こ
の技術の適用によっても、素子間の間隔よりもさらに詳
細なピーク位置の決定が可能である。As a technique for determining the peak position, for example, the technique disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-295935 can be used. This disclosed technology determines the center of gravity of a pentagon formed on a graph showing the correlation between the amount of light and the coordinate position as the peak position when light is received by, for example, five elements in a one-dimensional image sensor. The height of a triangle with a predetermined base having an area equal to the area of a pentagon is determined as the peak height, even if the peak position of the intensity of light incident on the image sensor is in a non-photoelectric conversion area between elements. This technology allows the peak position and peak height to be detected accurately. By applying this technique, it is also possible to determine peak positions in more detail than the spacing between elements.
第7図は光束Llに対応したビークP1のピーク位置座
標xl(第6図参照)と、第I室71に溶媒を入れたと
きの光束L2に対応したピークP2aのピーク位置座標
x2a (第6図参照)との各時間変化を示す図である
。光束Ll,L2の結像位置は、機械的な振動や空気の
ゆらぎなとの影響を受けてそれぞれ曲線11.12で示
すように時間の経過に伴って変動する。しかしながら、
この結像位置の変動は、光束L1.L2に関して等しく
現れ、したがってこの光束Ll.L2の各結像位置間の
距離ΔXOは曲線IOで示すようにほぼ時間変化を示さ
ず、本件発明者らによる実験では、±2/ 1 0 0
0 (gu++)の時間変化が測定されたに過ぎなか
った。FIG. 7 shows the peak position coordinates xl (see FIG. 6) of the beak P1 corresponding to the luminous flux Ll and the peak position coordinates x2a of the peak P2a (sixth (See figure) is a diagram showing each time change. The imaging positions of the light beams Ll and L2 vary over time as shown by curves 11 and 12, respectively, due to the influence of mechanical vibrations and air fluctuations. however,
This variation in the imaging position causes the light beam L1. appears equally with respect to L2 and therefore this luminous flux Ll. The distance ΔXO between each imaging position of L2 shows almost no change over time as shown by the curve IO, and in experiments by the inventors of the present invention, the distance ΔXO is ±2/1 0 0
Only the time change of 0 (gu++) was measured.
このようにして距離ΔXOの測定は機械的な振動なとの
影響を排除して正確に行うことができる。In this way, the distance ΔXO can be accurately measured by eliminating the influence of mechanical vibrations.
セル27の第1室71に試料溶液を入れた場合にも同様
であり、したがって第5図の距離ΔXIの測定は正確に
行われる。この結果、位置ずれΔXか高精度で求まるこ
とになる。すなわち、本実施例では試料溶液を透過した
光束L2と溶媒のみを透過した光束L1とを同時に検出
するようにしているため、機械的な振動や空気のゆらぎ
などの影響が光束LI.L2の各結像位置の変化として
共通に現れ、したがってこの両者間の距離の測定は上記
のような誤差要因を相殺して正確に行われることになる
。The same holds true when the sample solution is placed in the first chamber 71 of the cell 27, so that the distance ΔXI shown in FIG. 5 can be measured accurately. As a result, the positional deviation ΔX can be determined with high accuracy. That is, in this embodiment, since the light beam L2 that has passed through the sample solution and the light beam L1 that has passed only through the solvent are simultaneously detected, the influence of mechanical vibrations, air fluctuations, etc. can affect the light beam LI. This appears in common as a change in each imaging position of L2, and therefore, the distance between the two can be measured accurately by canceling out the above-mentioned error factors.
たとえばセル27と一次元イメージセンサ29との間の
距離lを300(mm)とし、角度θを45度とすると
、最小検出感度Δnmlmは、2X300X1
=1.9X10−’ ・・・ ■となる
。上述のように機械的な振動などの影響が極度に抑えら
れるので、上記第■式で示される検出感度は、容易に得
ることができる。For example, if the distance l between the cell 27 and the one-dimensional image sensor 29 is 300 (mm) and the angle θ is 45 degrees, the minimum detection sensitivity Δnmlm is 2X300X1 = 1.9X10-' . As mentioned above, since the influence of mechanical vibrations and the like is extremely suppressed, the detection sensitivity shown by the above equation (2) can be easily obtained.
以上のように本実施例の構成では、第21図に示された
第1の先行技術における補正用ガラス板7や第24図に
示された第2の先行技術におけるチョッパl7のような
機械的に駆動される構成が含まれておらず、各構成部分
は測定操作時には終始静止しているので、不所望な振動
が生じることはなく、また部品点数が低減されるので低
コスト化にも存利となる。しかも、前述のように機械的
な振動や、光学ベース(図示せず)の経時変化なとによ
らずに、光束L2の結像位置の位置ずれΔXの測定は高
精度で行われ、したがって屈折率の測定が極めて高精度
で行われるようになる。As described above, in the configuration of this embodiment, mechanical components such as the correction glass plate 7 in the first prior art shown in FIG. Since the system does not include any driven components and each component remains stationary throughout the measurement operation, there is no undesirable vibration, and the reduced number of parts also contributes to lower costs. It will be profitable. Moreover, as described above, the measurement of the positional deviation ΔX of the imaging position of the light beam L2 is performed with high precision, regardless of mechanical vibrations or changes over time of the optical base (not shown), and therefore the refraction Measurements of rates can now be made with extremely high precision.
また、単一の光源2lからの光から、2つの光束Ll.
L2を形成し、この光束Ll,L2をさらにアパーチャ
26で絞り込んで確実に分割してそれぞれセル27に入
射させ、光束L2は試料溶液とその溶媒との両方を透過
させ、光束Llは溶媒のみを透過させるようにしている
とともに、光源光から光束Ll,L2を形成させるスリ
ット24を結像レンズ25に関して一次元イメージセン
サ29と光学的に共役な位置関係となるように配設して
スリット24の開孔24a,24bの像が一次元イメー
ジセンサ29の検出面に鮮明に結像されるようにしてい
る。これによって、一次元イメージセンサ29によるス
リット24の開孔24a,24bの各像の結像位置間の
距離ΔX1の測定は高精度で行うことができる。Furthermore, from the light from the single light source 2l, two luminous fluxes Ll.
The light beams L1 and L2 are further narrowed down by the aperture 26 to ensure that they are divided and are incident on the cell 27, respectively.The light beam L2 transmits both the sample solution and its solvent, and the light beam L1 transmits only the solvent. A slit 24 that transmits light from the light source and forms light beams Ll and L2 from the light source is arranged so as to have an optically conjugate positional relationship with the one-dimensional image sensor 29 with respect to the imaging lens 25. The images of the apertures 24a and 24b are clearly formed on the detection surface of the one-dimensional image sensor 29. Thereby, the distance ΔX1 between the imaging positions of the respective images of the apertures 24a and 24b of the slit 24 by the one-dimensional image sensor 29 can be measured with high precision.
なお、サンプルおよびリファレンスを分割収容するセル
としては、第4図図示のようなセル27の代わりに、第
8図〜第11図にそれぞれ示すように、四角柱状の透明
笥体で構成したセル容器40の内部空間を断面V字状の
透明な仕切板4lで仕切り、たとえば一方の室42に屈
折率の測定を行うべきサンプルを入れ、他方の室43に
屈折率が既知のリファレンスを入れるようにしたセルが
用いられてもよい。この場合に光束L2が仕切板4lを
透過するようにすれば、この光束L2はセルを1回通過
,することによってサンプルとリファレンスとの屈折率
差による偏向を2回にわたって受けることになるので、
その偏向量が2倍となり、したがって屈折率測定の精度
をさらに向上することができる。In addition, as a cell for separately accommodating the sample and the reference, instead of the cell 27 as shown in FIG. 4, a cell container constituted by a rectangular prism-shaped transparent casing as shown in FIGS. 8 to 11, respectively, may be used. The internal space of 40 is partitioned by a transparent partition plate 4l having a V-shaped cross section, so that, for example, a sample whose refractive index is to be measured is placed in one chamber 42, and a reference whose refractive index is known is placed in the other chamber 43. A cell may also be used. In this case, if the light beam L2 is made to pass through the partition plate 4l, this light beam L2 will pass through the cell once and will be deflected twice due to the difference in refractive index between the sample and the reference.
The amount of deflection is doubled, and therefore the accuracy of refractive index measurement can be further improved.
セルの他の例としては、第12図に示す構成が挙げられ
る。このセルでは、屈折率が既知の透明固体材料でV字
形の凹所45aを形成したVブロック45を構成し、前
記凹所45aに屈折率の測定を行うべき固体または液体
などのサンプル46を載置または収容するようにしてい
る。この場合には、■ブロック45がリファレンスとし
て機能する。Another example of the cell is the configuration shown in FIG. 12. In this cell, a V block 45 is made of a transparent solid material with a known refractive index and has a V-shaped recess 45a, and a sample 46 of solid or liquid whose refractive index is to be measured is placed in the recess 45a. It is intended to be placed or accommodated. In this case, block 45 functions as a reference.
上記のようなセルの他にも、2つの光束を同時に入射さ
せた場合に一方の光束はサンプルおよびリファレンスを
透過し、他方の光束はサンプルまたはリファレンスのい
ずれか一方のみを透過するような任意のセルが用いられ
てもよい。また、両方の光束がサンプルおよびリファレ
ンスを通過するような構成であってもよいが、この場合
には、2つの光束とサンプルおよびリファレンスを仕切
る仕切板との間の角度を相互に異ならせて、偏向後の各
光束の進行方向が互いに平行にならないようにする必要
がある。さらに、サンプルおよびリファレンスは液体な
どの流体である必要はなく、固体であってもよい。In addition to the above-mentioned cell, there is also an arbitrary cell in which when two light beams are incident simultaneously, one light beam passes through the sample and the reference, and the other light beam passes only through either the sample or the reference. Cells may also be used. Alternatively, the configuration may be such that both light beams pass through the sample and the reference, but in this case, the angles between the two light beams and the partition plate that partitions the sample and the reference are made different from each other. It is necessary to ensure that the traveling directions of the respective light beams after deflection are not parallel to each other. Furthermore, the sample and reference need not be fluids such as liquids, but may be solids.
第13図は本発明の他の実施例の基本的な構成を簡略化
して示す平面図であり、第14図はその正面図である。FIG. 13 is a plan view showing a simplified basic configuration of another embodiment of the present invention, and FIG. 14 is a front view thereof.
この第13図および第14図において前述の第1図およ
び第2図に示された各部に対応する部分には同一の参照
符号を付して示す。In FIGS. 13 and 14, parts corresponding to those shown in FIGS. 1 and 2 described above are designated by the same reference numerals.
本実施例では、第1図および第2図に示された実施例で
用いられるセル27に代えてたとえば第22図に示され
たプライスセルと同様な構成を有するセル50が用いら
れる。そして光束L2はこのセル50を透過し、光束L
lはセル50外の空気中を伝搬する。セル50は光束L
2に対して斜めになるように配設した仕切板でその内部
空間を二室に仕切り、一方の室に屈折率の測定を行うべ
きサンプルを収容し他方の室に屈折率が既知のリファレ
ンスを収容したものである。このリファレンスは空気で
あってもよい。In this embodiment, in place of the cell 27 used in the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, a cell 50 having a structure similar to the price cell shown in FIG. 22 is used, for example. Then, the luminous flux L2 passes through this cell 50, and the luminous flux L2
l propagates in the air outside the cell 50. The cell 50 has a luminous flux L
The internal space is divided into two chambers by a partition plate arranged diagonally with respect to 2, and one chamber houses the sample whose refractive index is to be measured, and the other chamber houses the reference whose refractive index is known. It has been accommodated. This reference may be air.
このような構成によれば、光束L2は前記サンプルおよ
びリファレンスの相互の屈折率差に対応した偏向を受け
、光束Llは前記屈折率差に起因する偏向を受けないの
で、一次元イメージセンサ29で検出される光束Ll,
L2の各結像位置間の距離は前記屈折率差に対応するこ
とになる。そして、第1図および第2図に示された実施
例の場合と同様の作用および効果を達成することができ
る。According to such a configuration, the light beam L2 is deflected in accordance with the refractive index difference between the sample and the reference, and the light beam Ll is not deflected due to the refractive index difference, so that the one-dimensional image sensor 29 The detected luminous flux Ll,
The distance between each imaging position of L2 corresponds to the refractive index difference. The same operations and effects as in the embodiments shown in FIGS. 1 and 2 can be achieved.
なお第15図に示すように、セル50外を通る光束Ll
の光路にセル50と同様な構成を有するとともに両方の
室に空気を収容した空セル53を介在させるようにして
もよ《、この場合には、イメージセンサ29において光
束L1.L2の各結像位置間の距離を検出することによ
り、セル50による光束L2への影響を相殺させること
ができるので、屈折率の測定精度を一層向上することが
できる。また、空セル53に代えて、透明な固体材料で
構成した忠実のセルが用いられてもよい。Note that as shown in FIG. 15, the light flux Ll passing outside the cell 50
An empty cell 53 having the same configuration as the cell 50 and containing air in both chambers may be interposed in the optical path of the image sensor 29, in which case the light beam L1. By detecting the distance between each imaging position of L2, the influence of the cell 50 on the luminous flux L2 can be canceled out, so that the measurement accuracy of the refractive index can be further improved. Further, instead of the empty cell 53, a faithful cell made of a transparent solid material may be used.
また、セル50としては、断面V字状の仕切板を有する
たとえば第8図〜第11図図示のセルと類似のセルや、
第12図図示のようなセルなどを用いることもでき、こ
の場合には光束L2が当該セルを通過することにより2
回にわたって偏向を受けることになるので、屈折率の測
定精度がさらに向上される。Further, as the cell 50, for example, a cell similar to the cells shown in FIGS. 8 to 11 having a partition plate having a V-shaped cross section,
It is also possible to use a cell such as the one shown in FIG. 12, in which case the luminous flux L2 passes through the cell and
Since the beam is deflected twice, the measurement accuracy of the refractive index is further improved.
なお、上述した各実施例では、スリット24によって2
つの分離した光束LI.L2を形成するようにしている
が、スリット24に代えて少なくとも2つの識別箇所を
有するイメージを担持した光透過部材が用いられてもよ
い。すなわち光透過部材はたとえば、第16図に示すよ
うに、透明な板状体33に少なくとも2箇所の遮光部3
l,32(第16図中では斜線を付して示す。)をパタ
ーン形成して、この遮光部31.32を識別箇所とした
ものであってもよく、また第17図に示すように第16
図の光透過部材とは遮光部と透光部とが反転されたもの
であってもよい。Note that in each of the embodiments described above, the slit 24
Two separate luminous fluxes LI. Although the slit 24 is described above, a light transmitting member carrying an image having at least two identification points may be used instead of the slit 24. That is, the light transmitting member is, for example, as shown in FIG.
1, 32 (shown with diagonal lines in FIG. 16) may be formed into a pattern, and the light-shielding portions 31 and 32 may be used as identification points, or as shown in FIG. 16
The light transmitting member shown in the figure may be one in which the light shielding part and the light transmitting part are reversed.
また、遮光部の形状は任意であり、たとえば第18図に
示すように円形などであってもよい。さらに、第19図
に示すように透明な板状体35に長方形の遮光部36を
形成して、たとえば遮光部36の両端部36a.36b
を2箇所の識別箇所としたものであってもよい。また、
第20図に示すように透明な板状体37の表面にスケー
ル38を形成したものであってもよい。このように少な
くとも2つの識別箇所を存するイメージを担持した光透
過部材を用いれば、イメージセンサ29の検出出力に基
づいてサンプルおよびリファレンスを透過した光の偏向
量を得ることができる。Further, the shape of the light shielding portion is arbitrary, and may be circular as shown in FIG. 18, for example. Furthermore, as shown in FIG. 19, a rectangular light shielding section 36 is formed on the transparent plate-like member 35, for example, at both ends 36a of the light shielding section 36. 36b
may be made into two identification points. Also,
As shown in FIG. 20, a scale 38 may be formed on the surface of a transparent plate-like member 37. By using a light transmitting member carrying an image including at least two identification points in this manner, it is possible to obtain the amount of deflection of the light transmitted through the sample and the reference based on the detection output of the image sensor 29.
また、上述の各実施例では、絞り部材として結像レンズ
25の光軸上にピンホールを形成したアバーチャ26を
用い、このアパーチャ26を結像レンズ25の背後に近
接させて配置するようにしているが、絞り部材の形状お
よび配置は、一次元イメージセンサ29への入射光が、
セル27の仕切板27bを透過した光と、透過しなかっ
た光とに確実に分離されるようにすればよい。すなわち
、第1図および第2図、第13図および第14図、また
は第15図の構成において、アバーチャ26に代えて、
スリット24と一次元イメージセンサ29との間の任意
の位置に、1〜2個のビンホールなどを形成した絞り部
材が配置されてもよい。Furthermore, in each of the embodiments described above, an aperture 26 having a pinhole formed on the optical axis of the imaging lens 25 is used as the aperture member, and the aperture 26 is arranged close to the back of the imaging lens 25. However, the shape and arrangement of the aperture member are such that the incident light on the one-dimensional image sensor 29 is
What is necessary is to ensure that the light that has passed through the partition plate 27b of the cell 27 and the light that has not passed through the cell 27 are separated. That is, in the configuration of FIGS. 1 and 2, FIGS. 13 and 14, or FIG. 15, instead of the aperture 26,
A diaphragm member having one or two via holes formed therein may be placed at an arbitrary position between the slit 24 and the one-dimensional image sensor 29.
すなわちたとえば第1図、第13図および第15図に図
示されているように、2個のビンホールを有する板状体
で構成した絞り部材26aを、アバーチャ26の代わり
に集光レンズ23と結像レンズ25との間などに配置し
てもよい。このような絞り部材は1個である必要はなく
、スリット24から1次元イメージセンサ29に至る光
路上に複数個配設されてもよい。That is, as shown in FIGS. 1, 13, and 15, for example, a diaphragm member 26a composed of a plate-shaped body having two via holes is used to form an image with a condensing lens 23 instead of an aperture 26. It may also be placed between the lens 25 and the like. The number of such aperture members does not need to be one, and a plurality of aperture members may be provided on the optical path from the slit 24 to the one-dimensional image sensor 29.
また、遮光カット板30はたとえば、アパーチャ26と
セル27との間.セル27と反射鏡28との間などに配
設されてもよく、また複数個の遮光カット板が用いられ
てもよい。Further, the light-shielding cut plate 30 is provided between the aperture 26 and the cell 27, for example. It may be arranged between the cell 27 and the reflecting mirror 28, or a plurality of light shielding cut plates may be used.
さらにまた、前述の各実施例では、反射鏡28を用いて
光路を折り返し、全体の構成をコンパクトにするととも
に、光束Ll,L2がセル27をそれぞれ2回にわたっ
て透過するようにして、偏向を受ける光束L2の偏向量
を増大させて、測定精度を向上するようにしているが、
反射鏡28を用いずにセル27の背後に一次元イメージ
センサ29を配置して直線的な構成とし、光束Ll,L
2がそれぞれ1回だけセル27を透過するようにしても
よい。Furthermore, in each of the above-mentioned embodiments, the optical path is folded back using the reflecting mirror 28 to make the overall configuration compact, and the light beams Ll and L2 are each transmitted through the cell 27 twice, so that the light beams are deflected. Although the measurement accuracy is improved by increasing the amount of deflection of the light beam L2,
A one-dimensional image sensor 29 is arranged behind the cell 27 without using a reflecting mirror 28 to form a linear configuration, and the luminous fluxes Ll, L
2 may each pass through the cell 27 only once.
その他本発明の要旨を変更しない範囲内において、種々
の設計変更を施すことが可能である。Various other design changes can be made without changing the gist of the present invention.
く発明の効果〉
以上のように本発明の示差屈折率計によれば、機械的に
駆動される構成部分が含まれていないので、機械的な振
動を排除して屈折率の測定を高精度で行うことができる
ようになるとともに、部品点数を低減して低コスト化に
寄与することができる。また、光透過部材が担持したイ
メージの2つの識別箇所を透過した光がイメージセンサ
で同時に検出されるので、たとえ一方の識別箇所を透過
した光の結像位置が振動や空気のゆらぎなどのためにず
れても、他方の識別箇所を透過した光の結像位置も同様
の変化を示し、したがって両方の光の結像位置間の距離
を求めることにより、前記振動や空気のゆらぎなどによ
る結像位置のずれを相殺させることができる。Effects of the Invention As described above, the differential refractometer of the present invention does not include any mechanically driven components, so mechanical vibrations can be eliminated and refractive index can be measured with high precision. In addition, the number of parts can be reduced, contributing to cost reduction. In addition, since the light that has passed through the two identification points of the image carried by the light-transmitting member is detected simultaneously by the image sensor, even if the image formation position of the light that has passed through one of the identification points is due to vibrations, air fluctuations, etc. Even if the position shifts, the imaging position of the light that has passed through the other identification point will show a similar change. Therefore, by determining the distance between the imaging positions of both lights, it is possible to determine the imaging position caused by the vibrations, air fluctuations, etc. Positional deviations can be offset.
さらにまた光透過部材とイメージセンサとはレンズに対
して共役な位置関係となるように配置されているため、
イメージセンサの検出面上に光透過部材の像を鮮明に結
像させることができ、また絞り部材によって、光透過部
材の2箇所の識別箇所を透過した光を確実に分割するよ
うにしているのて、両光をイメージセンサの検出面上で
確実に分離させることができる。これにより、光透過部
材の2つの識別箇所を透過し、セル内のサンプルおよび
リファレンスを通過した光と、サンプルおよびリファレ
ンスの何れか一方のみまたはセル外を通過した光との結
像位置間の距離の測定精度は良好なものとなる。このこ
とによってもまた、屈折率測定の精度の向上に寄与する
ことができる。Furthermore, since the light transmitting member and the image sensor are arranged in a conjugate positional relationship with respect to the lens,
The image of the light-transmitting member can be clearly formed on the detection surface of the image sensor, and the diaphragm member reliably separates the light that has passed through the two identification points on the light-transmitting member. Therefore, both lights can be reliably separated on the detection surface of the image sensor. As a result, the distance between the imaging positions of the light that has passed through the two identification points of the light-transmitting member and passed through the sample and reference inside the cell, and the light that has passed only one of the sample and reference or outside the cell. The measurement accuracy is good. This can also contribute to improving the accuracy of refractive index measurement.
第1図は本発明の一実施例の示差屈折率計の基本的な構
成を簡略化して示す平面図、
第2図はその正面図、
第3図はスリット24の正面図、
第4図はセル27の断面図、
第5図は屈折率測定の原理を示す斜視図、第6図は一次
元イメージセンサ29の出力強度を示す図、
第7図は第6図のビークPI,P2aの各座標位置の時
間変化を示す図、
第8図〜第12図は適用可能なセルをそれぞれ例示する
断面図、
第13図は本発明の他の実施例の基本的な構成を簡略化
して示す平面図、
第14図はその正面図、
第15図は本発明のさらに他の実施例の基本的な構成を
示す平面図、
第16図〜第20図は適用可能な光透過部材をそれぞれ
例示する正面図、
第21図は第1の先行技術の構成を簡略化して示す平面
図、
第22図はセル5の断面図、
第23図は補正用ガラス板7の作用を説明するだめの平
面図、
第24図は第2の先行技術の構成を簡略化して示す正面
図である。
2l・・・光源、24・・・スリット(光透過部材)、
25・・・結像レンズ、26・・・アパーチャ(絞り部
材)27・・・セル、29・・・一次元イメージセンサ
、53・・・空セル
21・・・光源
24・・・スリット
25・・・結1象レンズ
26・・・アバーチャ
27・・・セル
29・・・一次元イメージセンサ
(
第
1
図
29
第
4
図
第
7
図
第8
図
第
9
図
第1o
図
第11
図
第12
図
光源
スリット
結像レンズ
アバーチャ
一次元イメージセンサ
セル
第13
図
光源
スリット
結像レンズ
アパーチャ
一次元イメージセンサ
セ ル
空セル
第20図
38
第21
図
p1
6−9
第24図1 is a plan view showing a simplified basic configuration of a differential refractometer according to an embodiment of the present invention; FIG. 2 is a front view thereof; FIG. 3 is a front view of the slit 24; 5 is a perspective view showing the principle of refractive index measurement, FIG. 6 is a diagram showing the output intensity of the one-dimensional image sensor 29, and FIG. 7 is a diagram showing each of the beaks PI and P2a in FIG. 6. FIG. 8 to FIG. 12 are cross-sectional views illustrating applicable cells, and FIG. 13 is a plan view showing a simplified basic configuration of another embodiment of the present invention. 14 is a front view thereof, FIG. 15 is a plan view showing the basic configuration of still another embodiment of the present invention, and FIGS. 16 to 20 illustrate applicable light transmitting members, respectively. 21 is a simplified plan view showing the configuration of the first prior art, FIG. 22 is a sectional view of the cell 5, and FIG. 23 is a plan view illustrating the function of the correction glass plate 7. , FIG. 24 is a front view showing a simplified configuration of the second prior art. 2l... light source, 24... slit (light transmitting member),
25... Imaging lens, 26... Aperture (diaphragm member) 27... Cell, 29... One-dimensional image sensor, 53... Empty cell 21... Light source 24... Slit 25. ... One-dimensional lens 26...Averture 27...Cell 29...One-dimensional image sensor (Figure 1) Figure 29 Figure 4 Figure 7 Figure 8 Figure 9 Figure 1o Figure 11 Figure 12 Light source slit imaging lens aperture one-dimensional image sensor cell Figure 13 Light source slit imaging lens aperture one-dimensional image sensor cell Empty cell Figure 20 38 Figure 21 Figure p1 6-9 Figure 24
Claims (1)
透過部材と、 この光透過部材を透過した光源光を集光するレンズと、 このレンズに関して、前記光透過部材と共役な位置に配
置されたイメージセンサと、 前記光透過部材と前記イメージセンサとの間のいずれか
の位置に配置され、屈折率を測定すべきサンプルと、基
準となる屈折率を有するリファレンスとを分割収容した
セルと、前記光透過部材と前記イメージセンサとの間の
いずれかの位置に配置され、前記光透過部材の前記2つ
の識別箇所を通った光をそれぞれ絞るとともに、絞られ
た光の少なくともいずれか一方を前記セルに通過させる
絞り部材とを具備したことを特徴とする示差屈折率計。 2、前記2つの識別箇所のうちのいずれか一方を透過し
た光は前記セル内のサンプルおよびリファレンスの双方
を透過し、他方の識別箇所を透過した光はセル外を通る
ことを特徴とする請求項1記載の示差屈折率計。 3、前記セル外を通る光が空気中を伝搬することを特徴
とする請求項2記載の示差屈折率計。 4、前記セル外を通る光の光路に空気を収容した空セル
を介在させたことを特徴とする請求項2記載の示差屈折
率計。 5、上記セル外を通る光の光路に透明な固体材料で構成
した中実のセルを介在させたことを特徴とする請求項2
記載の示差屈折率計。 6、前記絞り部材が、前記2箇所の識別箇所を透過した
光を、前記セル上で、前記サンプルおよびリファレンス
のいずれか一方を通る光と前記サンプルおよびリファレ
ンスの双方を通り両者の屈折率差に応じて偏向される光
とに絞るものであることを特徴とする請求項1記載の示
差屈折率計。[Scope of Claims] 1. A light source, a light transmitting member carrying an image having at least two identification points, a lens for condensing the light source light transmitted through the light transmitting member, and a light transmitting member with respect to the lens. an image sensor placed at a position conjugate to the member; a sample whose refractive index is to be measured and which is placed at any position between the light-transmitting member and the image sensor; and a reference having a reference refractive index. and a cell that is arranged in any position between the light transmitting member and the image sensor to respectively narrow down the light that has passed through the two identification points of the light transmitting member. A differential refractometer comprising: an aperture member that allows at least one of the lights to pass through the cell. 2. A claim characterized in that the light that has passed through either one of the two identification points passes through both the sample and the reference in the cell, and the light that has passed through the other identification point passes outside the cell. Item 1. Differential refractometer according to item 1. 3. The differential refractometer according to claim 2, wherein the light passing outside the cell propagates in the air. 4. The differential refractometer according to claim 2, wherein an empty cell containing air is interposed in the optical path of the light passing outside the cell. 5. Claim 2, characterized in that a solid cell made of a transparent solid material is interposed in the optical path of the light passing outside the cell.
Differential refractometer as described. 6. The aperture member converts the light that has passed through the two identification points onto the cell into a refractive index difference between the light that passes through one of the sample and the reference and the light that passes through both the sample and the reference. 2. The differential refractometer according to claim 1, wherein the differential refractometer focuses on light that is deflected accordingly.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2308239A JPH0718791B2 (en) | 1989-11-30 | 1990-11-13 | Differential refractometer |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1-311473 | 1989-11-30 | ||
| JP31147389 | 1989-11-30 | ||
| JP2308239A JPH0718791B2 (en) | 1989-11-30 | 1990-11-13 | Differential refractometer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03218442A true JPH03218442A (en) | 1991-09-26 |
| JPH0718791B2 JPH0718791B2 (en) | 1995-03-06 |
Family
ID=26565466
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2308239A Expired - Fee Related JPH0718791B2 (en) | 1989-11-30 | 1990-11-13 | Differential refractometer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0718791B2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005214967A (en) * | 2004-01-29 | 2005-08-11 | Wyatt Technol Corp | High sensitivity differential refractometer flow cell and design method thereof |
| JP2006105998A (en) * | 2004-10-07 | 2006-04-20 | Wyatt Technol Corp | Upgraded differential refractometer and measuring method for measuring differential refractive index |
| JP2006343326A (en) * | 2005-05-13 | 2006-12-21 | Showa Denko Kk | Tool for measuring differential refractive index |
| JP2010048642A (en) * | 2008-08-21 | 2010-03-04 | Tosoh Corp | Parallax refractive index meter |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101141099B1 (en) * | 2010-09-08 | 2012-05-02 | 광주과학기술원 | Micro-Refractometer using Defocusing Imaging Technique |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63188744A (en) * | 1987-01-31 | 1988-08-04 | Hoya Corp | Differential automatic measuring instrument for optical refractive index |
-
1990
- 1990-11-13 JP JP2308239A patent/JPH0718791B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63188744A (en) * | 1987-01-31 | 1988-08-04 | Hoya Corp | Differential automatic measuring instrument for optical refractive index |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005214967A (en) * | 2004-01-29 | 2005-08-11 | Wyatt Technol Corp | High sensitivity differential refractometer flow cell and design method thereof |
| JP2006105998A (en) * | 2004-10-07 | 2006-04-20 | Wyatt Technol Corp | Upgraded differential refractometer and measuring method for measuring differential refractive index |
| JP2006343326A (en) * | 2005-05-13 | 2006-12-21 | Showa Denko Kk | Tool for measuring differential refractive index |
| JP2010048642A (en) * | 2008-08-21 | 2010-03-04 | Tosoh Corp | Parallax refractive index meter |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0718791B2 (en) | 1995-03-06 |
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